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Modern logistic solutions for pickup and delivery problems with alternative and roaming locations, intermodal transportation, and inventory constraints and transfers
Alina-Gabriela Dragomir
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Wirtschaftswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Wirtschaftswissenschaften Logistics and Operations Management
Betreuer*in
Karl Franz Dörner
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.62436
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-21515.19017.625561-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Diese Dissertation befasst sich mit Variationen des Abhol- und Zustellproblems (engl. pickup and delivery problem - PDP), einem Teilbereich des gewerblichen Transports. Die Forschung wurde thematisch und methodisch vorangetrieben, indem neue Themen behandelt, bestehende Algorithmen erweitert und neue Lösungsmethoden entwickelt wurden. Insbesondere befasst sich diese Dissertation mit Verkehrsnetzen, die in mehreren Regionen betrieben werden und über eine Fernverbindung miteinander verknüpft sind. Eine ausführliche Literaturrecherche zum Multi-Region Multi-Depot Abhol- und Zustellproblem (engl. Multi-Region Multi-Depot Pickup and Delivery Problem - MR-MDPDP) und seinen vorhergehenden Problemen wird präsentiert. Es wird eine dreiteiligen Netzwerkstruktur zur Lösung eines PDPs mit Transporten ohne direkte Verbindung zwischen den Regionen betrachtet, wobei Kapazitäts- und Zeitfensterbeschränkungen eingehalten werden müssen. Die aus diesem Problem gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass die Langstreckenflexibilität die Kosten der Kurzstreckenrouten beeinflusst, sodass große Verbesserungen ermöglicht werden wenn die Langstreckenflexibilität, nicht aber dessen Kosten, erhöht wird. Diese Methode wurde auch für ein Regressionsmodell verwendet, um eine schnelle Kostenabschätzung für das MR-MDPDP zu ermöglichen. Des Weiteren wird das PDP in einer Region mit alternativen Standorten und Zeitfenstern, die sich überschneiden, untersucht. Jeder Transportauftrag kann den ganzen Tag über an mehreren Orten innerhalb von Zeitfenstern abgeholt werden. Der Auftrag kann auch an mehrere Orte zugestellt werden. Zusätzlich dazu gibt es einen alternativen Empfänger. Die Annahme ist, dass es nicht mehr notwendig ist, an eine bestimmte Person zu liefern. Es können mehrere Personen gleichzeitig verfügbar sein, um eine Lieferung entgegenzunehmen. Außerdem können Paketempfänger 24-Stunden Schließfächer verwenden, die vom Logistikdienstleister bereitgestellt werden. Insbesondere werden die Vorteile von Schließfächern, alternative Abhol- und Zustellorte, und alternative Empfänger mit gemischten Kundenprofilen untersucht. Wir stellen fest, dass eine Steigerung des Komforts und mehr Flexibilität für Kunden zu großen Kosteneinsparungen für Spediteure führen kann. Im Rahmen der VeRoLog Solver Challenge 2016–2017 wurde eine umfangreiche Variante des PDPs gelöst. Dieses Problem erforderte die Umverteilung teurer und daher knapper Geräte über Kundenstandorte zu bestimmten Zeiten. Die Schwierigkeit bestand darin, Kombinationen von Abholungen und Lieferungen zu erstellen, die die Anzahl der Geräte sowie die Länge der Routen und die Anzahl der verwendeten Fahrzeuge reduzieren. Der entwickelte Algorithmus wurde in der Challenge mit dem dritten Platz ausgezeichnet. Die in dieser Dissertation verwendeten Methoden sind Heuristiken, Metaheuristiken, Matheuristiken und Zerlegungsansätze. Einige etablierte Methoden (Adaptive Large Neighborhood Search, Variable Neighborhood Decent, Genetische Algorithmen) werden erfolgreich eingesetzt, während andere (Erweiterung der Pilot Method, Variationen des Savings Algorithmus und des Insertion Algorithmus) für eine bessere Anpassung an die Probleme erweitert wurden. Die Qualität der Lösungsverfahren wird durch Vergleiche mit Ergebnissen aus der Literatur sichergestellt. Einblicke in mögliche Managemententscheidungen wird durch das Betrachten realistischer und realer Szenarien gewonnen.
Abstract
(Englisch)
The thesis is comprised of topics dealing with variations of the pickup and delivery problem (PDP), a subfield of commercial transportation problems. The research on PDPs has been advanced thematically and methodologically by studying new topics and developing extensions of existing algorithms and new solution methods. In particular, this thesis considers transportation networks operating in multiple regions that are linked by a long-haul connection. An extensive literature review for the multi-region multi-depot pickup and delivery problem (MR-MDPDP) and its preceding problems is provided as well as more detailed work on a three-part network structure to solve a PDP with long-hauls without direct shipments between regions while fulfilling capacity and time window constraints. The insights gained from this problem show that long-haul flexibility influences short-haul routing cost, such that large improvements are possible merely by increasing long-haul flexibility but not long-haul cost. This work was also extended as a basis to train a regression model to enable the fast estimation of cost for the MR-MDPDP. The thesis also examines the pickup and delivery problem with alternative locations and overlapping time windows in one region. Each request may have multiple roaming pickup locations throughout the day with non-overlapping time windows. Requests may also have multiple roaming delivery locations and additionally an alternative recipient with its own set of roaming locations. The assumption is that it is no longer necessary to deliver to a single specific person. Multiple persons in different locations can be available simultaneously to accept a delivery. Additionally, recipients of parcels can use 24-hour locker boxes supplied by the logistics provider if they are located near their home. In particular, we explore the benefits of locker boxes, roaming locations, alternative recipients, and mixed customer profiles with different preferences concerning data sharing and convenience. We find that an increase in convenience for the customers and flexibility translates into large cost savings for the carriers. A rich variation of the pickup and delivery problem was solved as part of the VeRoLog Solver Challenge 2016–2017. This problem required the redistribution of expensive and, therefore, scarce equipment over customer locations within time windows. The difficulty was in creating combinations of pickups and deliveries that reduce the amount of equipment needed to execute the schedule, as well as the lengths of the routes and the number of vehicles used. The developed algorithm was awarded third place in the challenge. Methodologically, this thesis applied heuristics, metaheuristics, matheuristics, and decomposition approaches. Some established methods (adaptive large neighborhood search, variable neighborhood decent, genetic algorithms) are applied successfully, while others (extension of the pilot method, variations of the savings algorithm and the insertion algorithm) are adapted and extended for a better applicability on the problems studied. The quality of the solution methods is ensured by comparing with suitable previous results from the literature. Managerial insights are gained by solving realistic and real-life scenarios.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
pickup and delivery problem multiple regions roaming locations alternative locations intermodal transportation heuristics metaheuristics matheuristics adaptive large neighborhood search variable neighborhood decent
Schlagwörter
(Deutsch)
Abhol- und Zustellproblem multiple Regionen alternative Zustellung intermodaler Transport Heuristiken Metaheuristiken Matheuristiken adaptive large neighborhood search variable neighborhood decent
Autor*innen
Alina-Gabriela Dragomir
Haupttitel (Englisch)
Modern logistic solutions for pickup and delivery problems with alternative and roaming locations, intermodal transportation, and inventory constraints and transfers
Paralleltitel (Deutsch)
Moderne Logistiklösungen für Abhol- und Zustellprobleme unter diversen Konditionen
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
XVI, 179 Seiten
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Gilbert Laporte ,
Franz Rothlauf
Klassifikation
85 Betriebswirtschaft > 85.99 Betriebswirtschaft: Sonstiges
AC Nummer
AC16084638
Utheses ID
55192
Studienkennzahl
UA | 794 | 370 | 403 |
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